基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法，该方法的步骤包括：首先完成数据准备；进行切片矩形件的成组；利用“最左最下优化”的原则进行下料排样；支持操作人员能够通过鼠标键盘方便地实现切片在原片上的添加、删除、旋转、移动功能，并能方便地对排样布局进行放大、缩小；在对排样布局进行调整时，系统提供实时的碰撞检测，自动保证切片之间没有重叠、切片不超出原片的边缘；交互排样完成后，以切割线总路径为优化目标生成切割线及切割顺序。本发明在矩形件下料过程中考虑了后续工艺、车间运输、排样后剩余空白区域的利用、原材料疵点避让以及临时添加切片的问题，并且解决了人机交互式排样及排样后切割线的生成问题。
【专利说明】基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法
【技术领域】
[0001]本发明属于二维下料排样优化领域，尤其涉及基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法。
【背景技术】
[0002]所谓组化(Grouping)，即将具有相同或相似属性的切片组合在一起交互式排样。形成排样方案后，在不破坏排样约束的基础上，支持手动调整排样方案。
[0003]传统的排样方法未考虑后续エ艺、车间运输、车间调度等问题，同规格的切片在切割方案中分布零散，切割线凌乱；生成后的排样方案不能手动调整，排样方案人机交互差。
【发明内容】
[0004]本发明实施例的目的在于提供ー种基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法，g在解决现有的技术未考虑后续エ艺、车间运输、车间调度等问题，同规格的切片在切割方案中分布零散，切割线凌乱；生成后的排样方案不能手动调整，排样方案人机交互差的问题。
[0005]本发明实施例是这样实现的，ー种基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法，该方法的步骤包括:
[0006]步骤一、组化过程:首先完成数据准备；
[0007]步骤二、组化过程:进行切片矩形件的成组；
[0008]步骤三、组化过程:利用“最左最下优化”的原则进行下料排样；
[0009]步骤四、基于切片组合的交互式排样:支持操作人员能够通过鼠标键盘方便地实现切片在原片上的添加、删除、旋转、移动功能，井能方便地对排样布局进行放大、縮小；
[0010]步骤五、基于切片组合的交互式排样:在对排样布局进行调整吋，系统提供实时的碰撞检測，自动保证切片之间没有重叠、切片不超出原片的边缘；
[0011]步骤六、基于切片组合的交互式排样:交互排样完成后，以切割线总路径为优化目标生成切割线及切割顺序。
[0012]进ー步，本方法满足“一刀切”エ艺，即原料矩形件经一次开料后形成两个切片矩形件；同批次、同规格的切片尽可能地排放在一起，以便于后续エ艺及车间货架运输。
[0013]进ー步，在步骤二和步骤三中分别采用深度遍历和广度遍历的方式，将具有相同宽度或长度的切片按“相同边相接”的原则形成一系列组合，其中组合的宽度以原材料的宽度为限制，并且其中的切片允许旋转。
[0014]进ー步，步骤五中假设矩形rl左下角的坐标是(xl，yl)，宽度是wl，高度是hi ;矩形2左下角的坐标是(12，72)，宽度是《2，高度是1!2。比较2个矩形中心点的坐标在X和y方向上的距离与2个矩形宽度高度的关系，即可以判断2个矩形是否有重叠。如果2个矩形有重叠，两个矩形中心点在X方向的距离的绝对值小于矩形宽度和的二分之一，同时y方向的距离的绝对值小于矩形高度和的二分之一。下面是数学表达式:[0015]X 方向:I (xl+wl/2) - (x2+w2/2) |〈| (wl+w2) /2
[0016]y 方向:1 (yl+hl/2) - (y2+h2/2) | < | (hl+h2) /2
[0017]在排样软件中，只需要将上面的条件转换成代码就可以实现矩形切片的碰撞检測。当对矩形切片进行添加、旋转、移动操作吋，操作完成后当前矩形切片在原片坐标系中的位置数据会发生变化，将新位置上的当前切片与其他切片进行碰撞检测，如果未发生重叠并没有超出原片的边缘，则操作成功，更新排样图的数据；如果操作后当前切片跟其他切片发生重叠或者超出了原片的边缘，则该次操作将被取消。
[0018]进ー步，步骤六中切割线的生成方案如下:
[0019](I)在所有横向、纵向切割线中，离排样图左下角点距离最近的那条切割线作为第一条切割线，若该切割线方向为横向，则切割完该排样图的所有横向切割线后再切割所有纵向切割线；若该切割线方向为纵向，则切割完该排样图的所有纵向切割线后再切割所有横向切割线，我们将切割线A — B作为第一条切割线。
[0020](2)在切割横向(纵向)切割线时，使刀具的行进轨迹类似“S”折线，处在同一条直线上的切割线的切割方向应该相同，记录每次切割方向改变后的第一条切割线所在直线坐标为入；未改变切割方向时优先切割所在直线坐标小的切割线，并从离刀具较近的端点开始，当待切割的切割线中不存在坐标小于等于入的切割线时改变切割方向。改变切割方向后，从待切割的切割线的符合切割方向的候选端点中选择离刀具位置最近的端点作为下一次切割的起刀点(改变切割方向后选取下ー个起刀点时，多条共线的切割线视为一条切害_);切割完A —B后，在相同的方向上继续切割C —D ;改变切割方向，切割E —F ;改变切割方向，切割G — H ;改变切割方向，选择离H端点最近的I点作为下一次切割的起点，切割I — J，然后切割所在直线坐标更小的K — L，然后切割M —N。先完成所有纵向切割线的切割，切割顺序为 A — B，C — D ;E — F ;G — H ;1 — J，K — L，M — N ;0 — P，Q — R。
[0021](3)完成所有横向(纵向)切割线的切割后，从所有待切割纵向(横向)切割线端点中选择离刀具最近的端点△作为下一次切割的起点开始纵向(横向)切割线的切割。若A处于排样图的右(上)半部分，则逆向改变x(y)轴的方向，然后按照(2)中的规则进行切割。纵向切割线的切割顺序为S — T，U — V;W — X;Y — Z;a — b。
[0022]本发明提供的基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法，矩形件下料过程中考虑了后续エ艺、车间运输、车间调度等问题，还考虑了排样后剩余空白区域的利用问题和原材料疵点避让问题以及临时添加切片的问题，并且解决了人机交互式排样问题，以及排样后切割线的生成问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例提供的基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法的流程图；
[0024]图2是本发明实施例提供的排样图切割线切割顺序示例；
[0025]图3是本发明实施例提供的交互后重新生成的切割线示意图；
[0026]图中:(a)交互式排样前； (b)交互式排样后；(C)生成切割方案。
【具体实施方式】[0027]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一歩详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用干限定本发明。
[0028]结合附图1对本案例进行说明，本发明实施例是这样实现的，ー种基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法，该方法的步骤包括:
[0029]SlOl:组化过程:首先完成数据准备；
[0030]S102:组化过程:进行切片矩形件的成组，本方法满足“一刀切”エ艺，即原料矩形件经一次开料后形成两个切片矩形件；同批次、同规格的切片尽可能地排放在一起，以便于后续エ艺及车间货架运输；
[0031]S103:组化过程:利用“最左最下优化”的原则进行下料排样；分别采用深度遍历和广度遍历的方式，将具有相同宽度或长度的切片按“相同边相接”的原则形成一系列组合，其中组合的宽度以原材料的宽度为限制，并且其中的切片允许旋转。
[0032]S104:基于切片组合的交互式排样:支持操作人员能够通过鼠标键盘方便地实现切片在原片上的添加、删除、旋转、移动功能，井能方便地对排样布局进行放大、縮小；
[0033]S105:基于切片组合的交互式排样:在对排样布局进行调整时，系统提供实时的碰撞检測，自动保证切片之间没有重叠、切片不超出原片的边缘；
[0034]具体实现方式为:假设矩形rI左下角的坐标是(xl，yI)，宽度是wl，高度是hi ;矩形2左下角的坐标是(12，72)，宽度是《2，高度是1!2。比较2个矩形中心点的坐标在X和y方向上的距离与2个矩形宽度高度的关系，即可以判断2个矩形是否有重叠。如果2个矩形有重叠，两个矩形中心点在X方向的距离的绝对值小于矩形宽度和的二分之一，同时y方向的距离的绝对值小于矩形高度和的二分之一。下面是数学表达式:`[0035]X 方向:I (xl+wl/2) - (x2+w2/2) | < | (wl+w2) /2
[0036]y 方向:1 (yl+hl/2) - (y2+h2/2) | く | (hl+h2) /2
[0037]在排样软件中，只需要将上面的条件转换成代码就可以实现矩形切片的碰撞检測。当对矩形切片进行添加、旋转、移动操作吋，操作完成后当前矩形切片在原片坐标系中的位置数据会发生变化，将新位置上的当前切片与其他切片进行碰撞检测，如果未发生重叠并没有超出原片的边缘，则操作成功，更新排样图的数据；如果操作后当前切片跟其他切片发生重叠或者超出了原片的边缘，则该次操作将被取消。
[0038]S106:基于切片组合的交互式排样:交互排样完成后，以切割线总路径为优化目标生成切割线及切割顺序。
[0039]具体的切割线的生成方案如下:
[0040](I)在所有横向、纵向切割线中，离排样图左下角点距离最近的那条切割线作为第一条切割线，若该切割线方向为横向，则切割完该排样图的所有横向切割线后再切割所有纵向切割线；若该切割线方向为纵向，则切割完该排样图的所有纵向切割线后再切割所有横向切割线，如图2中，我们将切割线A —B作为第一条切割线。
[0041](2)在切割横向(纵向)切割线时，使刀具的行进轨迹类似“S”折线，处在同一条直线上的切割线的切割方向应该相同，记录每次切割方向改变后的第一条切割线所在直线坐标为入；未改变切割方向时优先切割所在直线坐标小的切割线，并从离刀具较近的端点开始，当待切割的切割线中不存在坐标小于等于入的切割线时改变切割方向。改变切割方向后，从待切割的切割线的符合切割方向的候选端点中选择离刀具位置最近的端点作为下一次切割的起刀点(改变切割方向后选取下ー个起刀点时，多条共线的切割线视为一条切割线)；如图3中，切割完A — B后，在相同的方向上继续切割C — D ;改变切割方向，切割E-F ;改变切割方向，切割G — H ;改变切割方向，选择离H端点最近的I点作为下一次切割的起点，切割I — J，然后切割所在直线坐标更小的K — L，然后切割M — N。先完成所有纵向切割线的切割，切割顺序为A — B，C — D ;E — F ;G — H ;1 — J，K — L，M — N ;0 — P，Q — R0
[0042](3)完成所有横向(纵向)切割线的切割后，从所有待切割纵向(横向)切割线端点中选择离刀具最近的端点△作为下一次切割的起点开始纵向(横向)切割线的切割。若A处于排样图的右(上)半部分，则逆向改变x(y)轴的方向，然后按照(2)中的规则进行切割。纵向切割线的切割顺序为S — T，U — V;W — X;Y — Z;a — b。
[0043]本发明提供了基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法，该方法的步骤包括:首先完成数据准备；进行切片矩形件的成组；利用“最左最下优化”的原则进行下料排样；基于切片组合的交互式排样:支持操作人员能够通过鼠标键盘方便地实现切片在原片上的添加、删除、旋转、移动功能，井能方便地对排样布局进行放大、縮小；基于切片组合的交互式排样:在对排样布局进行调整时，系统提供实时的碰撞检測，自动保证切片之间没有重叠、切片不超出原片的边缘；基于切片组合的交互式排样:交互排样完成后，以切割线总路径为优化目标生成切割线及切割顺序。本发明提供的基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法，矩形件下料过程中，考虑了后续エ艺、车间运输、车间调度等问题，还考虑了排样后剰余空白区域的利用问题和原材料疵点避让问题以及临时添加切片的问题，并且解决了人机交互式排样问题，以及排样后切割线的生成问题。
[0044]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.ー种基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法，其特征在干，该方法的步骤包括: 步骤一、组化过程:首先完成数据准备； 步骤二、组化过程:进行切片矩形件的成组； 步骤三、组化过程:利用“最左最下优化”的原则进行下料排样； 步骤四、基于切片组合的交互式排样:支持操作人员能够通过鼠标键盘方便地实现切片在原片上的添加、删除、旋转、移动功能，井能方便地对排样布局进行放大、縮小； 步骤五、基于切片组合的交互式排样:在对排样布局进行调整时，系统提供实时的碰撞检测，自动保证切片之间没有重叠、切片不超出原片的边缘； 步骤六、基于切片组合的交互式排样:交互排样完成后，以切割线总路径为优化目标生成切割线及切割顺序。
2.如权利要求1所述的基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法，其特征在干，该方法满足一刀切エ艺，即原料矩形件经一次开料后形成两个切片矩形件；同批次、同规格的切片尽可能地排放在一起，以便于后续エ艺及车间货架运输。
3.如权利要求1所述的基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法，其特征在于，在步骤二和步骤三中分别采用深度遍历和广度遍历的方式，将具有相同宽度或长度的切片按相同边相接的原则形成一系列组合，组合的宽度以原材料的宽度为限制，并且切片允许旋转。
4.如权利要求1所述的基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法，其特征在于，步骤五中假设矩形rl左下`角的坐标是(xl，yl)，宽度是《1，高度是hi ;矩形2左下角的坐标是(x2，y2)，宽度是w2，高度是h2 ;比较2个矩形中心点的坐标在x和y方向上的距离与2个矩形宽度高度的关系，即可以判断2个矩形是否有重叠；如果2个矩形有重叠，两个矩形中心点在X方向的距离的绝对值小于矩形宽度和的二分之一，同时y方向的距离的绝对值小于矩形高度和的二分之一；下面是数学表达式:
X 方向:I (xl+wl/2) -(x2+w2/2) |<| (wl+w2) /2
y 方向:(yl+hl/2)-(y2+h2/2) |〈| (hl+h2)/2 在排样软件中，只需要将条件转换成代码就可以实现矩形切片的碰撞检测；当对矩形切片进行添加、旋转、移动操作吋，操作完成后当前矩形切片在原片坐标系中的位置数据会发生变化，将新位置上的当前切片与其他切片进行碰撞检测，如果未发生重叠并没有超出原片的边缘，则操作成功，更新排样图的数据；如果操作后当前切片跟其他切片发生重叠或者超出了原片的边缘，则该次操作将被取消。
5.如权利要求1所述的基于组化技术的二维矩形件交互式排样优化方法，其特征在于，步骤六中切割线的生成方案如下: (1)在所有横向、纵向切割线中，离排样图左下角点距离最近的那条切割线作为第一条切割线，若该切割线方向为横向，则切割完该排样图的所有横向切割线后再切割所有纵向切割线；若该切割线方向为纵向，则切割完该排样图的所有纵向切割线后再切割所有横向切割线，我们将切割线A — B作为第一条切割线； (2)在切割横向切割线时，使刀具的行进轨迹类似“S”折线，处在同一条直线上的切割线的切割方向应该相同，记录每次切割方向改变后的第一条切割线所在直线坐标为入；未改变切割方向时优先切割所在直线坐标小的切割线，并从离刀具较近的端点开始，当待切割的切割线中不存在坐标小于等于\的切割线时改变切割方向，改变切割方向后，从待切割的切割线的符合切割方向的候选端点中选择离刀具位置最近的端点作为下一次切割的起刀点；切割完A — B后，在相同的方向上继续切割C — D ;改变切割方向，切割E — F ;改变切割方向，切割G — H ;改变切割方向，选择离H端点最近的I点作为下一次切割的起点，切割I — J，然后切割所在直线坐标更小的K — L，然后切割M — N ;先完成所有纵向切割线的切割，切割顺序为 A — B，C — D;E — F;G — H;I — J，K — L，M — N;0 — P，Q — R; (3)完成所有横向切割线的切割后，从所有待切割纵向切割线端点中选择离刀具最近的端点△作为下一次切割的起点开始纵向切割线的切割；若△处于排样图的右半部分，则逆向改变x(y)轴的方向，然后按照(2)中的规则进行切割；纵向切割线的切割顺序为S — T，U — V ;W — X ;Y `— Z ;a — b。
【文档编号】G06Q10/04GK103559554SQ201310512976
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】刘强, 何霖 申请人:广东工业大学